CN107381667A - 一种地下水污染监控和防治的方法 - Google Patents

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谢容生
朱永强
张梦影
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谭志敏
张福靖
吴开武
杨鼐
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    • C02F2209/001—Upstream control, i.e. monitoring for predictive control

Abstract

本发明涉及一种地下水污染监控和防治的方法，属于土壤与地下水污染治理技术领域，本发明通过高密度电阻率法快速确定监测区域内渗滤液的三维空间分布并预测其流向，在下游设相应深度的收集井收集渗滤液并将其抽取于地表储存，然后对其进行净化处理；本发明能实时掌握监测区土壤中重金属污染物的分布情况和迁移动向，受地势影响较小，防治范围能覆盖到整个监测区及其地下深处，渗滤液收集处理操作方便且可持续，大幅降低了大型污染区的防治成本。

Description

一种地下水污染监控和防治的方法
技术领域
本发明属于土壤与地下水污染治理技术领域，具体地说，涉及一种地下水污染监控和防治的方法。
背景技术
重金属矿区的污染土壤既是采矿废水、废渣等污染物的受体，也是周边区域的污染源。由降水带来的土壤渗漏液会导致污染向周边地区和地下的扩散，对矿区周边的土水生态环境带来危害。污染土壤中可溶性金属离子和化合物最终会进入水体，从而影响着更大区域的饮食与饮水安全。近年来，我国大批重金属矿区停止开采，出现了大量遗留的重金属污染土壤，尤其是大型矿区，具有污染程度高、污染面积广、影响范围大等特点，一直以来都是土壤及其周边环境防治的难点。
针对重金属污染土壤的修复，比较常用的是植物修复技术，即利用有些植物能忍耐和超量累积某种或某些重金属的特性来清除污染土壤中的重金属，包括：植物萃取技术、根际过滤技术和植物固化技术，具有实施简便、投资较少和对环境拢动少等优势。但该方法的缺点也明显，如治理效率低，超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长；不适用于重污染土壤，需要植物能高耐重金属；被植物摄取的重金属因大多集中在根部而易重返土壤等。
专利201210550670.1公开了一种适用于南方重金属污染区的土壤渗漏液与地表径流拦截净化系统及方法，用以控制重金属污染区的污染扩散。该方法在污染区边缘设暗沟收集渗滤液，并结合吸附和植物修复技术进行处理。但该法首先，无法涉及到地下深处的渗漏液；其次，面对大型矿区，需要进行大量的暗渠修建工程才能覆盖到整个污染区；最后，当吸附材料吸附饱和后处理的效果会急剧降低，使该技术失效。
因此，现阶段矿区土壤污染防治方法的主要缺陷有：
(1)修复时间长，以植物修复为主的生态技术通常需要较长的时间；(2)使用时效短，以吸附为主的修复方法，当出现吸附饱和及堵塞的情况时效果会急剧下降；(3)通常用潜流沟收集渗滤液无法涉及到地下深处；(4)对于大型矿区，为保证治理范围涉及到整个污染区，需要投入大量人力、工程及时间。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种地下水污染监控和防治的方法，该方法通过高密度电阻率法快速确定渗滤液的三维空间分布并预测流向，在下游设相应深度的收集井收集渗滤液并将其抽取于地表储存，然后对其进行净化处理，使大型矿区土壤污染扩散能够快速、精确、有效的得到防治。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种地下水污染监控和防治的方法，具体步骤为：
1)在采用高密度电阻率法对监测区土壤进行布线监测，找出污染区；
2)对污染区进行三维布线监测，确定渗滤液的三维空间分布并预测出其流向；
3)在渗滤液的下游设收集井收集渗滤液；
4)将收集井中的渗滤液抽取到设置在地表的收集池中，并用移动式的处理系统净化渗滤液。
进一步地，步骤1)，通过高密度电阻率法对土壤每横向纵向监测一次，根据监测数据建立模型预测地质地貌，反演三维布线监测区域内电阻率，确定电阻率异常区域；若电阻率正常，则继续下一次监测。
进一步地，步骤1)中，所述的高密度电阻率法是采用温纳装置、施伦贝尔装置或温施装置中的一种对污染区进行布线监测。
进一步地，采用温纳装置、施伦贝尔装置或温施装置通过网格布线的布线方法对污染区进行监测，布线网格的边长为10～40m；所述的布线监测为：将检测电极等间距布置，电极垂直插入土壤，其深度不小于电极长度的2/3，极距为0.2～0.3m。
进一步地，步骤3)中，收集井的直径为0.8～1.5m、容积4～8m3的水泥硬化池或塑料池，收集井的底部用防渗膜铺设高0.5～0.8m的防渗池。
进一步地，步骤4)中，当收集到的渗滤液液面到达防渗池的2/3高度时，用真空泵将渗滤液抽取到地表的收集池内。
进一步地，步骤4)中，所述的移动式的处理系统采用车辆牵引移动，移动式的处理系统包括沉淀系统、搅拌流降系统和微孔过虑系统。
本发明的优点和技术效果：
(1)覆盖面广：针对矿区尤其是大型矿区地下水的污染监控和防治，该方法受地势的影响较小，防治范围能覆盖到整个监测区及其地下深处。
(2)防治效率高：该方法能实时掌握监测区土壤中重金属污染物的分布情况和迁移动向，能有效防止污染物通过非重点区域及地下扩散，保护地下水及周边土壤的污染扩散。
(3)经济实用：该方法用打井的方式将渗漏液抽到地表，用移动式的处理设施进行处理，不需要构筑污水处理工程并长期维护；同一区域根据渗漏液的分布情况可以设多个收集井，但不同收集井甚至不同矿区仅需配一套移动式的处理设施，降低治理成本。
附图说明
图1为本发明地下水污染监控和防治的方法的示意图。
图中，A-降水、B-雨水渗透路径、C-重金属污染渗漏液流向、1-污染区、2-收集井1#、3-收集井2#、4-防渗池、5-收集池、6-真空泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)采用温纳装置按照高密度电阻法在污染区布设网格状的测线，网格边长为20m，测线电极垂直插入土壤，其深度不小于电极长度的2/3，极距为0.2，用温纳装置测量数据，通过数据对比确定电阻率异常的范围并找到污染区1。
(2)采用温纳装置按照高密度电阻法对污染区进行三维布线监测，监测范围覆盖到深入到地下15m，间隔5m确定渗滤液的三维空间分布并预测出重金属污染渗漏液流向C。
(3)根据三维模型模拟出区域C的地质地貌特点，采用GPS卫星定位仪结合卷尺标定对预测的渗漏液位置进行勘测，当三维地质模拟出渗漏液的垂直深度为10m以内，在距离渗漏液流向C平行方向上8m处打1#收集井2，深10m，直径1m，设高0.5m的防渗池4；若模拟结果超过10m仍存在渗漏液，则继续在流向C方向的延长线上5m处，打2#收集井3，深15m，直径1m，设高0.5m的防渗池。
(4)对应收集井1#2和收集井2#3地表设置的收集池5，收集池5为10m3的塑料池，渗滤液收集到防渗池4的2/3时用真空泵6抽取到地表的收集池5内，两个收集池5的废水用一套移动式的处理系统进行处理；处理系统包括沉淀系统、搅拌流降系统和微孔过虑系统；废水处理后的渣集中处置，出水用于绿化用水或循环用水。
移动式处理系统的实际处理能力为10m3/d，废水净化操作时，收集池5中废水的pH值为5.6；经移动式处理系统处理后，重金属去除率分别为Pb 96.7％、Zn 90.1％、Cd92.4％、As 86.3％、Cu 89.5％，处理后出水可达《地表水质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类排放标准。同时，对污染区及渗漏液流向上土壤重金属含量进行实时监测，监测数据见表1。
表1污染区、渗漏液流向C土壤及地下水重金属含量
由此可见，该方法能实时掌握监测区土壤中重金属污染物的分布情况，通过渗漏液的集中回收处理能有效防止污染物通过非重点区域及地下扩散，保护地下水及周边土壤的污染扩散。
实施例2
(1)采用温纳装置按照高密度电阻法在矿区布设网格状的测线，网格边长为20m，测线电极垂直插入土壤，其深度不小于电极长度的2/3，极距为0.3，用温纳装置测量数据，通过数据对比确定电阻率异常的范围并找到污染区。
(2)采用温纳装置按照高密度电阻法对污染区进行三维布线监测，监测范围覆盖到深入到地下15m，间隔5m确定渗滤液的三维空间分布并预测出重金属污染渗漏液流向C。
(3)根据三维模型模拟出区域C的地质地貌特点，采用GPS卫星定位仪结合卷尺标定对预测的渗漏液位置进行勘测，当三维地质模拟出渗漏液的垂直深度为10m以内，在距离渗漏液流向C平行方向上8m处打1#收集井2，深10m，直径1.2m，设高0.6m的防渗池4；若模拟结果超过10m仍存在渗漏液，则继续在流向C方向的延长线上5m处，打2#收集井3，深15m，直径0.8m，设高0.4m的防渗池。
(4)对应收集井1#2和收集井2#3的地表设置收集池5，收集池5为8m3的塑料池，渗滤液收集到防渗池4的2/3时用真空泵6抽取到地表的收集池5内，两个收集池5的废水用一套移动式的处理系统进行处理；处理系统包括沉淀系统、搅拌流降系统和微孔过虑系统。废水处理后的渣集中处置，出水用于绿化用水或循环用水。
移动式处理系统的实际处理能力为10m3/d，废水净化操作时，收集池5中废水的pH值为6.2；经移动式处理系统处理后，重金属去除率分别为Pb 97.2％、Zn 91.8％、Cd92.6％、As 87.1％、Cu 89.8％，处理后出水可达《地表水质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类排放标准。同时，对污染区及渗漏液流向上土壤重金属含量进行实时监测，监测数据见表2。
表2污染区、渗漏液流向C土壤及地下水重金属含量
根据表2监测数据可知，该方法能实时掌握监测区土壤中重金属污染物的分布情况，通过渗漏液的集中回收处理能有效防止污染物通过非重点区域及地下扩散，保护地下水及周边土壤的污染扩散。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种地下水污染监控和防治的方法，其特征在于：具体步骤为：
1）在采用高密度电阻率法对监测区土壤进行布线监测，找出污染区；
2）对污染区进行三维布线监测，确定渗滤液的三维空间分布并预测出其流向；
3）在渗滤液的下游设收集井收集渗滤液；
4）将收集井中的渗滤液抽取到设置在地表的收集池中，并用移动式的处理系统净化渗滤液。
2.根据权利要求1所述的一种地下水污染监控和防治的方法，其特征在于：步骤1），通过高密度电阻率法对土壤每横向纵向监测一次，根据监测数据建立模型预测地质地貌，反演三维布线监测区域内电阻率，确定电阻率异常区域；若电阻率正常，则继续下一次监测。
3.根据权利要求1或2所述的一种地下水污染监控和防治的方法，其特征在于：步骤1）中，所述的高密度电阻率法是采用温纳装置、施伦贝尔装置或温施装置中的一种对污染区进行布线监测。
4.根据权利要求3所述的一种地下水污染监控和防治的方法，其特征在于：采用温纳装置、施伦贝尔装置或温施装置通过网格布线的布线方法对污染区进行监测，布线网格的边长为10～40m；所述的布线监测为：将检测电极等间距布置，电极垂直插入土壤，其深度不小于电极长度的2/3，极距为0.2～0.3m。
5.根据权利要求1所述的一种地下水污染监控和防治的方法，其特征在于：步骤3）中，收集井的直径为0.8～1.5m、容积4～8m3的水泥硬化池或塑料池，收集井的底部用防渗膜铺设高0.5～0.8m的防渗池。
6.根据权利要求1所述的一种地下水污染监控和防治的方法，其特征在于：步骤4）中，当收集到的渗滤液液面到达防渗池的2/3高度时，用真空泵将渗滤液抽取到地表的收集池内。
7.根据权利要求1所述的一种地下水污染监控和防治的方法，其特征在于：步骤4）中，所述的移动式的处理系统采用车辆牵引移动，移动式的处理系统包括沉淀系统、搅拌流降系统和微孔过虑系统。
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